
Ingeniería de Ácidos Nucleicos y Tecnología del DNA Recombinante
Código: 107983 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Bioquímica | OB | 3 |
Contacto
- Nombre:
- Inmaculada Ponte Marull
- Correo electrónico:
- inma.ponte@uab.cat
Equipo docente
- Josep Antoni Perez Pons
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
No hay prerrequisitos oficiales. Sin embargo, se supone que el alumnado ha adquirido los conocimientos básicos de Biología Molecular impartidos en asignaturas previas del grado de Bioquímica.
Objetivos y contextualización
La tecnología del DNA recombinante incluye un conjunto de metodologías desarrolladas a partir de 1970-1980. Estas metodologías son hoy una herramienta básica en muchos laboratorios de Bioquímica y han permitido en los últimos años un avance muy importante en el conocimiento de la estructura y la función de las biomoléculas. En esta asignatura se presentarán los fundamentos de esta tecnología. El objetivo general de la asignatura es dar los conocimientos necesarios para el seguimiento de otras asignaturas del grado de Bioquímica, así como el de proporcionar una base sólida que permita al alumnado iniciarse en estas metodologías durante su futuro profesional.
Objetivos concretos de la asignatura:
- Conocer y saber aplicar las técnicas básicas del DNA recombinante: Marcaje de ácidos nucleicos, Southern y Northern blots, hibridación in situ, arrays, secuenciación, uso de enzimas de restricción, reacción de PCR, tecnología basada en el sistema CRISPR.
- Describir los principales vectores de clonación en Escherichia coli, conocer sus características y saber cómo aplicarlas en las diferentes estrategias para la clonación de fragmentos de DNA.
- Comprender las estrategias para la construcción de genotecas y su utilización para el estudio de genes y genomas. Entender los conceptos básicos para la construcción de genotecas: representatividad (genoma), complejidad y abundancia (cDNA). Diferencias entre las genotecas clásicas y las diseñadas para la secuenciación masiva. Describir algunas de las tecnologías de secuenciación masiva.
- Conocer la metodología para la expresión de proteínas recombinantes y para la mutagénesis dirigida.
Resultados de aprendizaje
- CM16 (Competencia) Valorar nuevas metodologías y enfoques en la investigación de biología molecular aplicados al estudio del cáncer.
- CM17 (Competencia) Diseñar experimentos usando técnicas de biología molecular, para abordar problemas complejos en el ámbito de la bioquímica
- KM21 (Conocimiento) Describir los mecanismos moleculares implicados en el mantenimiento, variabilidad y transmisión de la información genética, así como en la regulación de la expresión génica.
- SM18 (Habilidad) Aplicar recursos informáticos para visualizar y comprender la estructura tridimensional de las proteínas, buscar información en bases de datos y utilizar herramientas moleculares.
- SM20 (Habilidad) Aplicar las técnicas básicas de la tecnología del DNA recombinante en la biología molecular y la ingeniería de proteínas.
Contenido
Tema 1. Introducción. ¿Qué es la ingeniería genética? Primeros pasos en la clonación de ADN (tecnología del DNA recombinante). Introducción a los principales conceptos de la biología molecular como base de la ingeniería genética. El flujo de información genética. Organización de los genes. Expresión génica y su regulación. Los genomas, el transcriptoma y el proteoma.
Tema 2: Aislamiento y cuantificación de ácidos nucleicos. Purificación de DNA plasmidio o DNA genómico. Purificación de ARN total y de ARN mensajero. Cuantificación por espectroscopia o por fluorescencia.
Tema 3. Herramientas (enzimas) básicos usados en ingeniería genética: Enzimas de restricción (endonucleasas específicas). ADN Ligasa (unión de moléculas de ADN). Nucleasas inespecíficas de secuencia (endo y exo nucleasas). Polimerasas. Transcriptasa reversa. Enzimas que modifican los extremos de las moléculas de ADN. Nucleasas para la edición génica.
Tema 4: Etiquetado e Hibridación del DNA. Tipos de etiqueta. Técnicas de etiquetado. Concepto de hibridación de una sonda, concepto de Tm y severidad de hibridación. Técnicas de transferencia basadas en la hibridación de una sonda etiquetada: Southern, Northern, Dot-Blot. Técnicas de hibridación con sondas etiquetadas sobre preparaciones microscópicas: Microarrays (técnicas de hibridación masiva), Hibridación in situ y hibridación sobre cromosomas (Fish).
Tema 5. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) Introducción. Características de la reacción de PCR. Optimización de lareacción. Diseño de los cebadores. Aplicaciones y tipos especiales de PCR (RT-PCR, PCR cuantitativa, etc).
Tema 6. Análisis de la expresión génica y su regulación. Comparación de las diferentes técnicas para determinar los niveles de expresión génica (RNA mensajero). Técnicas para el estudio de la interacción de las proteínas con la región promotora del gen (DNA-foot-printing, gel de retardo, etc). Identificación de algunas señales epigenéticas que regulan la expresión génica (ChIP, secuenciación por bisulfito, etc.)
Tema 7. Clonación I. Esquema general de la clonación. Clonaje en la era pre-genomica versus clonaje, o no, en la era post-genomica. Vectores de clonaje: plásmidos, bacteriófagos, híbridos (plásmido-bacteriófago), cromosomas artificiales (otros).
Tema 8: Clonación II: Generación del fragmento de ADN a clonar y estrategias para introducirlo dentro del vector. Células hospedadoras y mecanismos para introducir el DNA recombinante en su interior (transformación, transfección, etc). Sistemas de selección de los clones recombinantes.
Tema 9: Librerías genómicas. Esquema de construcción de librerías clásicas (mediante clonación con lambda) versus los sistemas actuales de secuenciación masiva (proyectos genomas, ESTs). Concepto de representatividad.
Tema 10: Librerías de ADN-copia. Esquema de construcción de librerías clásicas (mediante clonación con lambda) versus los sistemas actuales de secuenciación masiva (proyectos ESTs o RNA-seq). Concepto de abundancia y complejidad de los ARN mensajeros en las librerías ARN. Casos especiales de librerías de ARN con selección por interacción proteína-proteína mediante anticuerpos, mediane phage-display (M13), mediante doble hibrido (levadura) o por complementación funcional.
Tema 11. Obtención de proteínas recombinantes en E. coli o Levadura. Factores que afectan la expresión de proteínas recombinantes. Optimización de la expresión de proteínas recombinantes en E Coli y en Levadura (Pichia pastoris). Vectores específicos para cada uno de los huéspedes. Ingeniería de proteínas para mejorar su eficiencia mediante dos sistemas: i) mutagénesis dirigida (conceptos y métodos) ii) evolución molecular (concepto y su combinación con phage-display)
Tema12: Ingeniería genómica (edición del genoma) mediante nucleasas modificadas. Definición y características de la técnica. Método usando Nucleasas Zinc- Finger. Método usando TALEN nucleasas. Métodos usando el sistema CRISPR-Cas9.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clase de problemas | 9 | 0,36 | CM16, CM17, KM21, SM20, CM16 |
| Clases de teoría | 30 | 1,2 | CM16, CM17, KM21, SM20, CM16 |
| Prácticas en aulas de informática | 6 | 0,24 | CM17, SM18, SM20, CM17 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Tutorías | 7 | 0,28 | CM16, CM17, KM21, SM18, SM20, CM16 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Elaboración entrega vinculada a las sesiones de problemas e informáticas | 10 | 0,4 | CM16, CM17, SM18, SM20, CM16 |
| Elaboración entrega vinculada al contenido teórico de la asignatura para resolver casos prácticos | 16 | 0,64 | CM16, CM17, SM18, SM20, CM16 |
| Estudio autónomo del contenido de las sesiones de teoría, sesiones de problemas, sesiones aula informática | 65 | 2,6 | CM16, CM17, KM21, SM18, SM20, CM16 |
Las actividades formativas constan de clases teóricas y clases de problemas. Cada una de ellas tiene su metodología específica.
Clases teóricas y entrega vinculada a su contenido
El contenido del programa teórico será impartido principalmente por el/la profesor/a en forma de clases magistrales con apoyo audiovisual. Las presentaciones utilizadas en clase por el/la profesor/a estarán disponibles para el alumnado en el Campus Virtual de la asignatura con antelación al inicio de cada uno de los temas del curso. Estas sesiones expositivas constituirán la parte más importante del apartado teórico.
Se intercalarán algunas sesiones para introducir y comentar los casos prácticos sobre los que los estudiantes deberán realizar una entrega (diseños experimentales o interpretación de resultados, etc.). Esta entrega podrá realizarse en grupo (máximo 3 personas) o de forma individual. Los estudiantes deberán trabajar y resolver de manera autónoma los casos planteados con el fin de facilitar la comprensión y el estudio de esta parte de la materia.
Se aconseja que el alumnado consulte de forma regular el material bibliográfico recomendado en esta guía docente, así como los artículos de revisión referenciados en el material gráfico de las clases, que son accesibles en red desde la UAB, con el fin de consolidar y clarificar, si es necesario, los contenidos explicados en clase.
Clases de problemas, prácticas en aulas de informática y entrega vinculada a su contenido
Habrá 9 sesiones de problemas por grupo. Para estas sesiones, el grupo de teoría se dividirá en dos subgrupos (A y B), cuyas listas se harán públicas al inicio del curso. El alumnado asistirá a las sesiones programadas para su grupo. Al comienzodel semestre se entregará a través del Campus Virtual un dosier con los enunciados de los problemas, que serán resueltos por el profesorado de forma razonada y, si procede, complementando parte de la materia impartida en las clases teóricas.
Respecto a las prácticas en aulas de informática, esta actividad se llevará a cabo en las aulas de informática de la Facultad y se realizará en grupos de aproximadamente 20 alumnos, con una duración de 3 sesiones de 2 horas cada una. Estas prácticas se organizarán a partir de problemas planteados por los profesores para ser resueltos usando las diferentes herramientas y análisis bioinformáticos.
Vinculado al contenido y resolución de los problemas y de las prácticas en aula de informática, se programará una entrega a través del Campus Virtual, que los estudiantes deberán trabajar y resolver de manera autónoma con el fin de facilitar la comprensión y el estudio de esta parte de la materia. Esta entrega podrá realizarse en grupo (máximo 3 personas) o de forma individual.
Tutorías
Se llevarán a cabo tutorías individuales o en grupos reducidos, a petición del alumnado. El objetivo de estas tutorías será resolver dudas, orientar sobre las fuentes de información consultadas y la preparación de las entregas. En caso de que el número de solicitudes fuera extremadamente elevado, sobre todo de cara a los exámenes parciales, se podría realizar una tutoría de aula antes de cada parcial, para resolver dudas o repasar conceptos básicos, que se anunciarían oportunamente a través del Campus Virtual. Estas sesiones no serán expositivas ni en ellas se avanzará materia del temario oficial, sino que serán sesiones de debate y discusión.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Entrega campus virtual de problemas y sesiones informáticas | 10% | 0,25 | 0,01 | CM16, CM17, SM18, SM20 |
| Entrega campus virtual diseño al contenido de teoría | 10% | 0,25 | 0,01 | CM16, CM17, KM21, SM18, SM20 |
| Evaluación del modulo de teoría: bloque de preguntas tipo respuesta multiple (P1+P2) | 30% | 2 | 0,08 | CM16, CM17, KM21, SM20 |
| Prueba escrita de teoria mediante preguntas cortas (P1+P2) | 30% | 2 | 0,08 | CM16, CM17, KM21, SM20 |
| Prueba escrita individual de problemas (P1+P2) | 20 % | 2,5 | 0,1 | CM16, CM17, SM18, SM20 |
Bibliografía
a) Libros
1) Nicholl, Desmond S. T. An Introduction to genetic engineering eBook | 2023. 4a edición (2023).
| 2018 https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991000909739706709
2) MOLECULAR BIOTECHNOLOGY, PRINCIPLES AND APPLICATIONS OF RECOMBINANT DNA Harris, Bernadette;Harris, Bernadettee, 2022
| 2018. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/15r2rl8/cdi_askewsholts_vlebooks_9781683673101
3)Gene Cloning and DNA Analysis : An Introduction T. A. Brown;T. A. Brown eBook |2016
2016 https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/15r2rl8/cdi_askewsholts_vlebooks_9781119072553
4) S. B. Primrose and R. M. Twyman Principles of gene manipulation and genomics /, SEVENTH EDITION,
eBook
| 2006. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/15r2rl8/cdi_askewsholts_vlebooks_9781444309096
5) H. Freeman. Recombinant DNA : genes and genomes - a short course, 2007
6) J. Perera, Julián. Ingeniería genética 2002
b) Artículos de revisón en revistas científicas de elevado impacto.
Las referencias bibliográficas de los distintos artículos de revisión recomendados serán indicadas en el material gráfico de las clases. Estos artículos de revisión corresponderán a revistas que son accesibles por red desde la UAB.
Software
Microsoft Word, PowerPoint, Excel
Diseño de Primers: Serial Cloner 2.6, NetPrimer, Primer3Plus, Primer-BLAST, PrimerX.
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre de 2025. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PAUL) Prácticas de aula | 331 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PAUL) Prácticas de aula | 332 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 331 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 332 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 333 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 334 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (TE) Teoría | 33 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |